智慧果园关键技术.docx

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1、一文了解智慧果园关键技术，掌握智慧农业科研知识 在发展推广智慧农业的道路上，科技是需要先行一步的。在无数科研机构、高校 院所的努力下，基于信息获取、无人机、智能作业机具等部分，在北京市平谷区 峪口镇西营村研究了智慧果园示范园，进行实验。智慈果园关键技术方向的研究，参与机构较多，涉及中国农业大学、华为技术有 限公司、北京市平谷区西营村村委会等多家机构，组成跨学科、跨专业的联合团 队。笃慧果园包含了信息获取部分、历史数据储存及决策部分和执行部分。智赛 果园示范园，包括桃园Iohm2(40.1920N, 116.9870oE,约150亩),梨园20 hm2(40.195N, 116.9835oE,约

2、 300 亩)，种植行距 4 m,株距 1.5 n 标准化种 植利于机械化作业。植保无人机智意娱M管理系统病虫害管理系统遗姆无人机智能制草机H信*就取水工体化於* WWKttJl 8ttfTft !CRffWTft 农产丛痛源展统遥控者开沟施工机地面信息获取智能车修剪机茎水势传胳器L.水肥一体系统WlT .网杀虫灯皆触诲机W能*募机大畋粼可视化平台果风农机管牌平台平谷智慧果园共应用了 10多种病、虫、水、肥、药的传感器与装置，装备了 28 种机械化智能化技术支持的农机作业装备（如植保无人机、智能割草机、智能喷 雾机、修剪、施肥、水肥一体系统、采摘机器人等）。管理系统主要包含智能信 息获取子系统

3、、水肥一体化管理子系统、病虫害智能管理子系统、智能作业装备 子系统、智能果园管理平台及农产品溯源系统等。示范园的建设基本解决了传统 果园的管理粗放、机械化程度低等问题，基本实现了生产全程的无人化管理。一、智能信息获取系统信息获取系统是果园管理作业决策的前提，融合多传感器的数据为智赛果园田间 管理提供依据。信息获取系统包含空地协同的多元信息感知设备，固定的干站系 统及布设在田间的物联网传感器。通过多传感器信息融合可获取多种植被指数、 病虫害信息、温湿度、风速风向、土壤及作物水分等信息来进行综合决策，同时 可根据历史数据和人工干预的结果，进行更精准的模型来提供决策依据。平谷智慧果园的智能信息获取系

4、统，主要包括多光谱无人机、地面杆站系统、地 面信息获取系统以及物联网传感器等。1、多光谱无人机使用DJI P4M多光谱无人机进行光谱信息获取，将不同波段的航拍图像进行组合 拼接,形成多种植被指数结果,经进一步处理可以反映出植被长势、水胁迫情况、 营养状况等信息。2、地面杆站系统地面杆站系统包含固定在田间的摄像头、物联网传感器和农情信息采集系统，不 间断获取气象信息，包含风速、风向、温湿度、气压、降水等参数。通过架设带 光学变焦的监控摄像头可以观测到田间作物生长状态，代替人工巡田，利用其光 学变焦功能可以清楚地观察到作物上的病虫害，将拍摄图片上传到系统后台，结 合机器学习方法实现病虫害自动识别和

5、预警。3、地面信息获取系统采用该团队自行开发的多功能农情信息采集无人系统搭载16线激光雷达，载波 相位差分技术差分定位系统，第一人称摄像头及工控机，可以采集树体点云信息 及可见光RGB图片。激光雷达可实现树行识别进而实现自主导航。获取点云后 可以计算出树体体积、冠层密度等信息，为植保喷雾、树体修剪等果园作业提供 信息支撑。在树行中近距离获取的RGB图像信息可以进行病虫害远程诊断，减 少固定摄像头的盲区。搭载的RTK差分定位系统可以进行轨迹录制和获取标记点 坐标，为农机具无人驾驶的路径规划提供支持。4、物联网传感器物联网茎水势传感器可以精准地测量果树茎中水势的变化，获取植物真实的需水 状况。结合

6、物联网土壤传感器获取的土壤氮磷钾等信息，可以对水肥一体化系统 进行自动控制，减少人工干预。二、水肥一体管理系统基于水肥一体化管路系统，水肥管理全部实现了自动化，无需人工介入，可以有 效减少人力投入，节约氮肥及钾肥的施用。通过连接到物联网的混合器将肥料和 水混合到一起，再通过预先架设在树形中的固定管路系统滴灌或喷洒，实现水肥 一体化施用。将智慧果园中水肥管理控制系统接入控制网络，融合多元传感器数 据进行水肥施用决策，进而实现水肥自动化精准控制。结合物联网水势传感器和土壤湿度传感器，大数据平台监测作物出现缺水的趋势, 且土壤含水量不足时会控制水肥一体系统开始滴灌，同时会结合气象传感器的历 史数据对

7、未来的降雨进行预测，将滴灌和降雨时间错开，充分利用水分，同时滴 灌时间避开高温的正午，进一步节约了用水，综合节水量可达70%,水溶性肥料 随滴灌带直接滴在植物根部，避免了施在树形中间造成肥料利用率低的问题，全 生长季节约氮肥20%30%,钾肥20%35%。生产过程中的水肥控制三、病虫害智能管理系统传统果园中虫情观测往往采用人工巡检的方式，对于大面积的果园和山地果园， 人工巡检费时费力，同时很依赖于人员的经验。智慧果园的病虫害管理，以果树 生长状况为核心，融合物理化学生物等多种防治手段，以较低的成本和更小的环 境污染来有效控制病虫害的发生。在智慧果园中，该团队架设了物联网虫情测报灯、物联网杀虫灯

8、、虫情信息采集 分析系统、抱子自动捕捉系统等设备，可以完成虫情及抱子信息采集，对捕获的 害虫和病菌抱子拍照并上传服务器，进行识别及计数，管理人员可以方便地通过 后台网页或手机APP来远程查看病虫害情况。结合智能获取信息，对病虫害的 发生情况进行预测，提前进行预防性用药。物联网杀虫灯为一种典型的物理防治手段，绿色环保，可捕杀鳞翅目与鞘翅目等 害虫，同时无化学农药带来的环境污染等问题，配合包含性诱剂的粘虫板可以实 现绿色防治。通过物联网杀虫灯的物理防治，及虫情测报系统指导下的精准预防 性用药，减少了化学农药的过度使用，减少全生长季用药。平谷智慧果园示范园的出现，是科研机构共同努力的成果，也是国内科研水平的 体现。掌握智慧农业科研知识，充分了解未来农业的发展之路。